Проектирование технологий кормопроизводства Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Раздел II. Животноводство.

РАЗДЕЛ II. ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЗОНЕ РОССИИ

УДК 631.31.35

A. М. Валге, канд. техн. наук

B. Д. Попов, доктор техн. наук

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОРМОПРОИЗВОДСТВА

Рассмотрены вопросы формализации технологий заготовки кормов в виде пересекающихся множеств, что позволяет использовать для моделирования и расчета технологий реляционную систему управления базами данных. Приведен расчетный пример сравнения технологий.

Заготовка кормов представляет собой сложный технологический процесс, состоящий из определенного количества операций в зависимости от вида заготавливаемого корма. Для каждой из операций используются машины различных конструкций, отличающиеся как принципом работы, так и технико-экономическими показателями. Общее количество машин, способных выполнять конкретную операцию может колебаться от нескольких единиц до нескольких десятков. Общее количество машин для кормопроизводства превышает сотню наименований, что затрудняет их выбор при формировании технологий для конкретных хозяйственных условий. В общем случае сформированные технологии должны обеспечивать заготовку заданного объема кормов в благоприятные агротехнические сроки при минимальных потерях кормов и затратах на проведение всего объема работ. Показатели работы машины в зависимости от условий работы имеют большой разброс, поэтому машины, эффективные в одних условиях, могут быть не эффективными в других [1].

Для выбора рациональных технических средств необходимо выполнять технико-экономические расчеты различных вариантов и выбирать из них рациональные для конкретных хозяйственных условий. Эта задача может быть решена экономико-математическими методами путем приведения ее к задаче математического программиро-

97

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.

вания. Однако этот путь решения задачи достаточно сложен, так как требует разработки сложной задачи математического программирования, разработки программного обеспечения, обеспечения требований процедур решения задачи. Кроме того, все существующие методы обеспечивают поиск экстремума по одной целевой функции, что ограничивает число анализируемых вариантов для принятия решения.

Новые возможности для выбора рациональных вариантов технологий предоставляются новыми системами программирования - реляционными базами данных, и в частности, системой «Access’ 97», которая позволяет на основе созданных таблиц данных получать готовые программные продукты, работающие в режиме диалога с пользователем. Основу реляционных баз данных составляют информационные таблицы, объединенные по ключевым полям, что позволяет совершенно по-новому организовать отбор и фильтрацию данных.

Для создания системы проектирования технологий кормопроизводства рассмотрим множественно-логическую связь технических средств, операций и видов кормов. Эта связь описывается в виде следующего соотношения множеств:

(TB х TO) ^ TO + (TO X TC) ^ TC = Nb , (i)

где ТВ - множество технологических вариантов заготовки

определенного вида кормов; ТО — множество технологических операций, обеспечивающих получение кормов определенного вида; ТС — множество технических средств, обеспечивающих выполнение множества операций; Nb - количество возможных вариантов технологий.

Знак « X » обозначает Эйлерово произведение соответствующих множеств.

Знак « ^ » обозначает пересечение соответствующих множеств.

Множественно-логическое описание совокупностей технологических вариантов, операций и технических средств подразумевает, что оно содержит конечное множество вариантов, среди которых,

98

Раздел II. Животноводство.

обязательно должны быть один или несколько, удовлетворяющих заданным технико-экономическим требованиям. Такой подход позволяет использовать возможности «Access’ 97» для отбора и фильтрации данных из совокупности для выбора оптимальных. Блок-схема алгоритма выбора оптимальных технологий приведена на рис.1.

Разработанная на базе «Access’ 97» система проектирования технологий заготовки сена «Корма 99» работает в режиме диалога и позволяет проектировать технологии по различным целевым функциям.

Основу системы составляют следующие таблицы данных: технологические операции; технические средства; данные по условиям заготовки; стоимостные показатели.

Схема связей таблиц приведена на рис. 2. Реляционная связь позволяет работать сразу со всеми информационными таблицами.

Кроме информационных таблиц, в системе используются режимы “Запросы” и “Отчеты”, в которых содержится промежуточная расчетная информация, формулы для расчета показателей, формы для ввода и вывода информации. Работа с системой производится в кнопочной форме путем подвода “мышью” курсора к соответствующей кнопке и нажатия левой клавиши “мыши”.

В соответствии с выражением (1) оптимальный вариант технологии выделяется из пересекающихся множеств путем фильтрации и сортировки.

Работа с системой “Корма 99” имеет следующую последовательность действий:

ввод условий заготовки кормов; ввод стоимостных показателей; формирование технологий из отдельных операций После этих действий программа выделяет все технические средства, которые могут быть использованы в данной технологии. По каждому техническому средству рассчитываются необходимое количество и все технико-экономические показатели.

Как правило, технология состоит из 7-10 операций, и каждая операция может быть выполнена несколькими техническими средствами. Общее количество отобранных программой технических средств составляет 40-90 наименований, среди которых находится и оптимальный вариант технологии.

99

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.

Рис. 1. Блок-схема алгоритма выбора оптимальных технологий кормопроизводства.

100

Раздел II. Животноводство.

База данных по технике

База данных по Данные по травам операциям

TEXNIKA

NUM

MARKA

PROIZV

VRAB

SHIR

MASSA

PRIVOD

K_PRIVOD

KNADEG

PERSON

KONSTR

NUM_OPER

Данные по стоимости Данные по условиям заготовки

Рис. 2. Схема взаимосвязи таблиц в системе “Корма 99”

Оптимальный вариант определяется в режиме диалога с программой путем выбора технических средств, имеющих наименьший контролируемый показатель, в качестве которых используются следующие: энергозатраты; трудозатраты; приведенная металлоемкость; потери кормов; стоимость выполнения операции.

После выбора технических средств по всем операциям по диалогу формируются отчеты Все расчетные данные выводятся на

101

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.

принтер, что позволяет принимать решения по выбору технологий после анализа всех вариантов.

Пример использования системы “Корма 99”.

1. Исходные данные условий заготовки:

площадь уборки - 250,0 га

урожай травы - 22,0 т/га

высота среза - 9,0 см

радиус перевозки - 5,0 км

кратность ворошения - 1,0

коэффициент использования грузоподъемности - 0,5

коэффициент груженого пробега - 0,5

длительность смены - 10,0 ч

начальная влажность травы - 80,0 %

конечная влажность травы после провяливания - 35,0 %

влажность сена - 17,0 %

длительность уборки - 15,0 дней

коэффициент погодных условий - 1,5

2. Стоимостные показатели: стоимость единицы веса машины стоимость энергии стоимость труда

стоимость одной кормовой единицы

1000,0 руб./т 0,7 руб./кВт.ч 5,2 руб./чел.-ч 1,3 руб.

3. Операции технологии заготовки сена: скашивание в валок; разброс валков; ворошение; сгребание в валки; подбор с прессовкой и погрузкой; транспортировка тюков в хранилище; укладка тюков в хранилище; досушивание.

102

Раздел II. Животноводство.

4. Выбор программой технических средств, удовлетворяющих выбранным операциям. Всего для данной технологии программой выбрано 62 технических средства. По каждому техническому средству рассчитываются следующие технико-экономические показатели: количество машин; приведенная металлоемкость; энергозатраты; трудозатраты; механические потери кормов; потери питательных веществ; стоимость металлоемкости; стоимость энергии; стоимость труда; стоимость потерь кормов; стоимость выполнения всей операции.

Расчеты выполняются по всем операциям и хранятся в таблицах базы данных.

Выбор оптимальной технологии по принятым показателям эффективности производится в режиме диалога с программой, которая фильтрует расчитанные данные, располагая их по возрастанию, и выводит на дисплей для выбора. Выбор оптимальных технических средств производится указанием в графе диалога номера выбранного средства.

Технологии рассчитываются несколько раз по различным критериям, что позволяет получить варианты для принятия окончательного решения.

В табл. 1 и 2 приведены варианты технических средств для заготовки сена в заданных условиях.

В результате расчета для двух вариантов получены следующие приведенные ниже удельные (в расчете на 1 т) показатели.

Вариант 1

Вариант 2

255.0 0,93 0,05

224.0

Энергоемкость, кВт.ч Трудоемкость, чел. -ч Металлоемкость, кг Стоимость, руб.

254,0

1,14

0,091

286,3

Общий объем заготовленного сена составляет 1325 т.

103

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.

Таблица 1. Состав технических средств для заготовки прессованного сена по минимуму энергозатрат

Наимено- вание операции 03 Э & 9 2 % Количество машин, шт. Продолжительность работ, дней Энергоза- траты, кВт.ч Трудоем- кость чел.-ч о £ к о § 2 2 о , & Механические потери, % Потери питательных веществ, %

Скашивание в прокос КРД- 2,4 2 7,7 5090,3 154,3 2,0 9,5

Ворошение в прокосе ВРМ- Ф 6 рот 1 5,0 1343,0 49,0 0,8 4,5 7,2

Сгре- бание KBW 6.40/6 1 8,0 1677,0 76,0 0,7 4,5 9,4

Прес- сование ППЛ- 1.6 2 13,8 7578,0 276,0 4,5 0,9 0,6

Транс- порти- ровка КамАЗ 55102 2 9,5 23514,2 191,0 23,0 - -

Загрузка в хранилище с укладкой тюков ПФ- 0.5 1 12,0 3919,0 144,0 1,0 1,0 0,7

Досу- шива- ние УВС- 16 36 15,0 293605 15,0 87,5

Итого 336728,0 1507,7 119,6 20,4 8,9

104

Раздел II. Животноводство.

Таблица 2. Состав технических средств для заготовки прессованного сена по минимуму стоимости

Наиме- нование опера- ции Марка маши- ны Коли чес- тво ма- шин, шт. Про- дол- жи- тель- ность ра- бот, дней Стоимость, руб.

энерго- затрат труда металло- емкости по- терь

Скашивание в валок КРД- 2,4 2 7,7 3664,0 2345,0 771,3 431,1

Воро- шение ВРМ- Ф- 6 рот 1 5,0 940,4 742,5 165,1 235,0

Сгре- бание ГВР- 6.0М 1 6,4 1237,4 977,0 168,7 250,0

Прес- сование К-454 2 10,4 6432,7 3174,5 1044,3 10,5

Транс- порти- ровка КамАЗ 55102 2 9,5 16460,0 2901,1 2195,0 -

Загрузка в хранилище с укладкой тюков ПФ-05 1 12,0 2743,0 1806,1 396,0 22,0

Досу- шива- ние УВС- 16 36 14,7 205523,6 228,0 32193,0 -

Итого___________________________236901,0 21732,1 36934,0 764,7

105

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.

Для принятия окончательного решения по выбору технологии необходимо спроектировать и проанализировать несколько технологий для их сравнительного анализа.

Разработанная система достаточно удобна в использовании для проектирования технологий кормопроизводства, базы данных представлены в табличной форме данных и могут дополняться и уточняться.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Попов В.Д., Валге А.М. Оценка эффективности работы кормозаготовительной техники. //Техника в сельском хозяйстве. -

1997. -№2. - С. 26-28.

2. Нортон П., Андерсон В. Разработка приложений в Access’ 97 в подлиннике. /Пер. с англ. - СПб.:БНУ-Санкт-Петербург,

1998. - 656 с.

Получено 08.09.99.

106